2877 基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2877 基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),基于,plc,霓虹燈,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) <工業(yè)控制計(jì)算機(jī))2008年21卷第6期基于單片機(jī)的LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)Design of LED Chinese Character Lattice Display Based on SCM田金云 (南陽理工學(xué)院電子系，河南南陽473004)張廣超 孟艷霞 王玲玲(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化環(huán)學(xué)院，北京100083)摘要首先介紹了LED漢字點(diǎn)陣顯示的設(shè)計(jì)思想及編碼原理；接著介紹了基于89S52單片機(jī)的LED漢字點(diǎn)陣顯示的硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)；最后在KeiI軟件平臺(tái)上編譯了LED漢字點(diǎn)陣顯示程序并在Proteus軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了LED漢字點(diǎn)陣顯示的仿真。一關(guān)鍵詞：LED，點(diǎn)陣，編碼，顯示 ‘AbstractThis paper firstly introduces the design thought and the code principle of LED Chinese character lattice display．Thenthe hardware and software of LED Chinese character lattice display based on 89S52 MCU are designed．Finally the pro-gram is compiled by using KeU platform and the system is simulated by using Proteus platform．Keywords：LED，lattice，coding，display在一些所需顯示信息容量不多的場所，往往采用基于單片機(jī)的LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)，成本低，效果好。因此掌握基于單片機(jī)的LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)際意義。1 系統(tǒng)概述LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)是通過控制與組成這些文字的各個(gè)點(diǎn)所在位置相對(duì)應(yīng)的LED器件發(fā)光來實(shí)現(xiàn)的。通常事先把需要顯示的文字轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣圖形，在按照顯示控制的要求以一定的格式形成顯示數(shù)據(jù)。對(duì)于只控制通斷的文字顯示屏來說，每個(gè)LED發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的1位(1bit)，在需要該LED器件發(fā)光的數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位填1。否則填O。當(dāng)然，根據(jù)控制電路的安排，相反的定義同樣時(shí)可行的。這樣依照所需顯示的文字，按顯示屏的各行各列逐點(diǎn)填寫顯示數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個(gè)顯示數(shù)據(jù)文件，其格式相對(duì)自由，只要能夠滿足顯示控制的要求即可。文字的點(diǎn)陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計(jì)算機(jī)通用的字庫字模。組成一個(gè)字的點(diǎn)陣，其大小也可以有16x16、24x24、32x32、48x48等不同規(guī)格。用點(diǎn)陣方式構(gòu)成文字，是非常靈活的，可以根據(jù)需要任意組合和變化，只要設(shè)計(jì)好合適的數(shù)據(jù)文件，就可以得到滿意的顯示效果。因而對(duì)于文字經(jīng)常需要變化的信息，采用LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)是非常有效的。為了增強(qiáng)顯示效果，LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)可以有多種顯示模式。最簡單的顯示模式是靜態(tài)顯示。與靜態(tài)顯示模式相對(duì)應(yīng)，有各種動(dòng)態(tài)顯示模式，它們所顯示的文字是動(dòng)態(tài)的。按照文字運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可分為閃爍、平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等多種顯示模式。產(chǎn)生不同顯示模式的方法可以通過一定的算法從原來的顯示數(shù)據(jù)直接生成。例如，按順序調(diào)整行號(hào)，可以使顯示圖文產(chǎn)生上下平移；而順序調(diào)整列顯示數(shù)據(jù)的位置，就可以達(dá)到左右平移的目的；同時(shí)調(diào)整行列順序，就能得到對(duì)角線平移的效果。其它模式的數(shù)據(jù)刷新，也可找到相應(yīng)的算法。不過當(dāng)算法太復(fù)雜，太浪費(fèi)時(shí)間的話，也可以考慮預(yù)先生成刷新數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)備用。2漢字編碼原理在計(jì)算機(jī)中，所有的數(shù)據(jù)都是以O(shè)和1保存的，按不同的數(shù)據(jù)操作，可以得到不同的結(jié)果。而對(duì)于中文顯示操作，就是將ASCII表的高128個(gè)很少用到的數(shù)值以兩個(gè)為一組來表示漢字，即漢字的內(nèi)碼。這樣就可以用一組數(shù)字來表示漢字的內(nèi)碼，數(shù)字的各位信息來記載漢字的形狀，即：字模，如圖1所示。圖1漢字編碼圖只要將漢字的相應(yīng)字模信息文件存入ROM，形成漢字編碼；在使用時(shí)，先根據(jù)漢字編碼組成語句，添加到程序的相應(yīng)位置，即可顯示相應(yīng)的漢字。3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)、74HC595、74LSl64和LED點(diǎn)陣組成，顯示由16x16的LED點(diǎn)陣塊組成，以89S52系列單片機(jī)為控制核心。單片機(jī)的P20一P23連接74LSl64的輸入口A、B、C、D；P24一P27連接74HC595的輸入口SI、SCK、RCK、SCLK。譯碼器74LSl54的16個(gè)輸出端連接漢字點(diǎn)陣的16個(gè)列線控制端。點(diǎn)陣的16行數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)由2片74HC595級(jí)聯(lián)組成，前一片74HC595的QH’引腳連接下一片的SI引腳，各片的SCK、RCK、SRCLR、G引腳分別并聯(lián)。4顯示原理本系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)顯示模式，所謂動(dòng)態(tài)顯示模式簡單的說就是逐行輪流點(diǎn)亮。我們把所有同一行發(fā)光管的陽極連接在一起，把所有同一列發(fā)光管的陰極連在一起，先送出對(duì)應(yīng)第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并錟存，然后選 圈2系統(tǒng)框圖萬方數(shù)據(jù)基于單片機(jī)的LED漢字點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)延時(shí)子程序是一個(gè)循環(huán)延時(shí)的設(shè)計(jì)，利用循環(huán)的方法實(shí)現(xiàn)延時(shí)的設(shè)計(jì)。這里設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)時(shí)間長度為1ms的程序來實(shí)現(xiàn)刷新率的問題。6程序編譯本程序編譯采用Keil軟件，Keil軟件平臺(tái)支持多種語言的編譯，功能強(qiáng)大，它提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。生成的匯編代碼緊湊，容易理解。其界面如圖5。圖3硬件電路連接圖通第一行使其點(diǎn)亮一定的時(shí)間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第二行使其點(diǎn)亮相同的時(shí)間，然后熄滅；直到第十六行顯示完后又重新點(diǎn)亮第一行，這樣反復(fù)輪回。采用掃描方式進(jìn)行顯示時(shí)，每行有一個(gè)行驅(qū)動(dòng)器，各行的同名列共用一個(gè)列驅(qū)動(dòng)器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，按8位一個(gè)字節(jié)的形式順序排放。顯示時(shí)要把一行中各列的 圖5編譯界面圈數(shù)據(jù)都送到相應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)器上去。數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式 7程序仿真或串行方式。采用并行方式時(shí)，相應(yīng)的硬件數(shù)目多，當(dāng)列數(shù)很多 本系統(tǒng)在Proteus軟件中所需要調(diào)用的元件，分別為：時(shí)，并行傳輸方案是不可取。 74HC595、74HCl54、AT89C51、MATRIX-8x8 RED，然后將線采用串行傳輸方案，可以只用一根信號(hào)線，將列數(shù)據(jù)按順序 路連接好，加載上Keil軟件所生成的HEX文件點(diǎn)擊開始后可得一位一位地輸出給列驅(qū)動(dòng)器，只有一行的各列數(shù)據(jù)都已經(jīng)傳輸 到如下結(jié)果(本系統(tǒng)中取的漢字為“電子系”三個(gè)字)：到位之后，這一行的各列才能并行的進(jìn)行顯示。這樣，對(duì)于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸和列數(shù)據(jù)顯示兩個(gè)部分。對(duì)于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間可能相當(dāng)長，在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時(shí)間就太少，這就存在列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與列數(shù)據(jù)顯示時(shí)間相矛盾的問題，可以采用重疊處理的方法來解決，即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳輸下一行的列數(shù)據(jù)。這就要求對(duì)于列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備來說，它應(yīng)能實(shí)現(xiàn)串入并出的移位功能；對(duì)于列數(shù)據(jù)顯示來說，應(yīng)具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進(jìn)行顯示時(shí)，串并移位寄存器就可以準(zhǔn)備下一行的列數(shù)據(jù)，而不影響本行的顯示。5程序設(shè)計(jì)本程序主要包括三大部分，分別為主程序、顯示子程序、延時(shí)子程序。程序流程圖如圖4所示。主程序主要完成整個(gè)硬件系統(tǒng)的初始化，主要包括對(duì)I／O口的定義和初始化、程序中的所用到的各個(gè)參數(shù)的設(shè)置與定義。接著依次調(diào)用字模程序和延時(shí)程序。顯示子程序是將按組順序存儲(chǔ)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，按行掃描依次取出， 圖4程序流程圖逐行點(diǎn)亮LED。在一屏漢字顯示完畢后，循環(huán)顯示一段時(shí)問后，點(diǎn)陣地址偏移32個(gè)字節(jié)，接著顯示下一屏數(shù)據(jù)。在取數(shù)據(jù)時(shí)，要考慮清楚漢字取模的原理，16x16的顯示取模有按行和按列兩種取法，在這里采用的是后者按列取模。先調(diào)用字模的程序，然后將每一個(gè)16進(jìn)制發(fā)送出去，先調(diào)用每一列的上半部分，在調(diào)用下半部分，接著等二列、第三列依次調(diào)用顯示。圖6仿真界面圖8結(jié)束語當(dāng)需要顯示的信息比較多的時(shí)候，應(yīng)在電路中擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，把漢字的字模存儲(chǔ)在外部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，其整體設(shè)計(jì)思想與本文所述系統(tǒng)一致。參考文獻(xiàn)[1]曹巧媛．單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2001[2]馬忠梅．單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006[3]劉和平．單片機(jī)C語言編譯器及其應(yīng)用[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社．2006[4]蔡朝洋．單片機(jī)控制實(shí)習(xí)與專題制作[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006 [收稿日期：2008．2．11 1萬方數(shù)據(jù)